CN109870294A - 一种大范围扩径的光轴平行性检测装置 - Google Patents

Abstract

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，属于光学平行性检测技术领域，为了解决现有技术中存在的受自身口径影响大的问题，该装置包括：可伸缩镜筒，直角棱镜，直角屋脊棱镜和双光楔；所述直角棱镜和直角屋脊棱镜分别置于可伸缩镜筒的两端；可伸缩镜筒在直角棱镜入射面一侧和直角屋脊棱镜出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔置于直角屋脊棱镜的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过直角棱镜反射后入射到直角屋脊棱镜，经直角屋脊棱镜反射后透过双光楔入射到待检设备的接收系统。本装置体积小，重量轻，可实现对空间距离较大的平行光束检测，并且适用于宽光谱检测。

Description

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置

技术领域

本发明属于光学平行性检测技术领域，具体涉及一种大范围扩径的光轴平行性检测装置。

背景技术

有些光电设备同时具有红外、可见传感器及激光测距等多个光学系统，并对同一目标进行捕获、跟踪与测量。为保证测量结果的一致性，要求多个光学系统的光轴平行，光轴平行性检测装置即是用来完成这种传感器光电设备光轴平行性检测的装置。常用的多光谱光轴平行性测试方法，主要有投影靶板法、平行光管法和五棱镜法等，其中平行光管法的测试准确度较高，目前为止，光轴的平行性通常使用平行光管进行检测。

现有技术参考文献：光电系统多光轴平行性校准方法的研究，马世帮，杨红，杨照金，郭羽，康登魁，应用光学，2011年9月，第32卷第5期。该技术方案提出的多光轴平行性检测方法是在传统的大口径平行光管法测量光轴平行性方法的基础上，采用大口径非球面反射系统给出测量目标。该技术方案的缺点：1、当被测平行光束口径大于平行光管口径时，无法满足测量要求；2、检测方法针对性强，检测时必须保证被检设备发出的光与平行光管的光轴平行；3、检测只能在实验室内进行，对于野外实际测试的适应性不足。

角锥棱镜是一种常用的重要的反射器件，其回光特性为:从底面以任意方向射入棱镜的光线经过三个直角面反射后，出射光线仍以与入射光线平行的方向射出。因此角锥棱镜宜用于空间测距和跟踪，是测距仪、全站仪、跟踪仪等精密仪器的配套附件。但是受角锥棱镜口径的限制，对光束间距达到50mm以上的仪器进行光轴平行性检测时，使用的大口径角锥棱镜制造成本高，体积大，重量大，在安装、使用及调整时都非常不便。

发明内容

本发明为了解决现有技术中存在的受自身口径影响大的问题，提供一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，该系统采用直角棱镜与直角屋脊棱镜来实现大口径角锥棱镜的回光特性，实现对平行光的检测；采用可伸缩的镜筒来调节直角棱镜和直角屋脊棱镜间的距离，实现大范围的扩径；采用双光楔，实现装置的自校。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，其特征是，该装置包括：可伸缩镜筒，直角棱镜，直角屋脊棱镜和双光楔；所述直角棱镜和直角屋脊棱镜分别置于可伸缩镜筒的两端；可伸缩镜筒在直角棱镜入射面一侧和直角屋脊棱镜出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔置于直角屋脊棱镜的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过直角棱镜反射后入射到直角屋脊棱镜，经直角屋脊棱镜反射后透过双光楔入射到待检设备的接收系统。

将所述直角棱镜替换成分光棱镜；所述分光棱镜和直角屋脊棱镜分别置于可伸缩镜筒的两端；所述可伸缩镜筒在分光棱镜的水平方向入射面和出射面两侧和直角屋脊棱镜的出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔置于直角屋脊棱镜的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜后一部分入射到待检设备的第一接收系统，另一部分入射到直角屋脊棱镜，经直角屋脊棱镜反射后透过双光楔入射到待检设备的第二接收系统。

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，其特征是，该装置包括：第一伸缩镜筒、第二伸缩镜筒、分光棱镜、第一直角屋脊棱镜、直角棱镜、第二直角屋脊棱镜、第一双光楔、第二双光楔和转动副；其中，第二伸缩镜筒通过转动副与第一伸缩镜筒连接；在第一伸缩镜筒的两端分别设置分光棱镜和第一直角屋脊棱镜；在第二伸缩镜筒的两端分别设置直角棱镜和第二直角屋脊棱镜；在第一直角屋脊棱镜的出射面一侧设置第一双光楔；在第二直角屋脊棱镜的出射面一侧设置第二双光楔；第二伸缩镜筒可通过转动副绕第一伸缩镜筒转动，实现空间大范围扫描；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜后一部分透射入射到待检设备的第一接收系统，另一部分反射入射到第一直角屋脊棱镜，经第一直角屋脊棱镜反射后透过第一双光楔入射到直角棱镜，经直角棱镜反射后入射到第二直角屋脊棱镜，经第二直角屋脊棱镜反射后透过第二双光楔入射到待检设备的第二接收系统。

本发明的有益效果是：本发明装置通过调节伸缩筒能够检测多个光束的平行性；采用了大范围的扩径方法，实现了光线大范围的引入和空间光线的二维扫描；本发明使用直角棱镜和直角屋脊棱镜来实现角锥棱镜的回光效果，解决了平行光管法存在的针对性强的问题；本发明使用的直角棱镜与直角屋脊棱镜较平面反射镜具有更高的精度，达到高精度的目的。本装置体积小，重量轻，可实现对空间距离较大的平行光束检测，并且适用于宽光谱检测。

附图说明

图1：本发明一种大范围扩径的光轴平行性检测装置实施例一的结构示意图；

图2：本发明一种大范围扩径的光轴平行性检测装置实施例二的结构示意图；

图3：本发明一种大范围扩径的光轴平行性检测装置实施例三的结构示意图；

图4：本发明一种大范围扩径的光轴平行性检测装置的自校准流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例一：

如图1所示，一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，包括：可伸缩镜筒1-1，直角棱镜1-2，直角屋脊棱镜1-3和双光楔1-4；所述直角棱镜1-2和直角屋脊棱镜1-3分别置于可伸缩镜筒1-1的两端；所述可伸缩镜筒1-1可以大范围连续调整直角棱镜1-2和直角屋脊棱镜1-3间的距离，调节后由螺钉固紧；可伸缩镜筒1-1在直角棱镜1-2入射面一侧和直角屋脊棱镜1-3出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔1-4置于直角屋脊棱镜1-3的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过直角棱镜1-2反射后入射到直角屋脊棱镜1-3，经直角屋脊棱镜1-3反射后透过双光楔1-4入射到待检设备的接收系统。

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：对本发明装置进行自校准，取两个经纬仪对中整平后，分别对准伸缩镜筒1-1的两个通光口，水平调节两个经纬仪，使两个经纬仪互瞄，再各自水平转动±90°，观察两个经纬仪中的像与其十字叉丝是否重合，若两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置两个光轴平行；若不重合，则调节双光楔1-4直至两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置两个光轴平行。

步骤二：调节可伸缩镜筒1-1，使直角棱镜1-2和直角屋脊棱镜1-3分别对准待检设备的发光系统和接收系统，用固紧螺钉将伸缩镜筒1-1固紧；

步骤三：观察在接收系统中所成的像与其自身分划中心是否重合，若在接收系统中所成的像与其自身分划中心重合，则待检设备两个光轴平行；若不重合，调节待检设备两个系统光轴直至像与其自身分划中心重合，则待检设备两个光轴平行。

实施例二：

如图2所示，一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，包括：可伸缩镜筒2-1，分光棱镜2-2，直角屋脊棱镜2-3和双光楔2-4；所述分光棱镜2-2和直角屋脊棱镜2-3分别置于可伸缩镜筒2-1的两端；所述可伸缩镜筒2-1在分光棱镜2-2的水平方向入射面和出射面两侧和直角屋脊棱镜2-3的出射面一侧分别开有通光口，且可伸缩镜筒2-1可以大范围连续调整分光棱镜2-2和直角屋脊棱镜2-3间的距离；所述双光楔2-4置于直角屋脊棱镜2-3的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜2-2后一部分入射到待检设备的第一接收系统，另一部分入射到直角屋脊棱镜2-3，经直角屋脊棱镜2-3反射后透过双光楔2-4入射到待检设备的第二接收系统。

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：对本发明装置进行自校准，取两个经纬仪对中整平后，分别对准伸缩镜筒2-1的分光棱镜2-2入射面一侧和直角屋脊棱镜2-3出射面一侧的两个通光口，水平调节两个经纬仪，使两个经纬仪互瞄，再各自水平转动±90°，观察两个经纬仪中的像与其十字叉丝是否重合，若两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置三个光轴平行；若不重合，则调节双光楔2-4直至两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置三个光轴平行。

步骤二：调节可伸缩镜筒2-1，使分光棱镜2-2的入射面和直角屋脊棱镜2-3的出射面分别对准待检设备的发光系统和第二接收系统，使分光棱镜2-2的水平方向出射面对准待检设备的第一接收系统，用固紧螺钉将伸缩镜筒2-1固紧；

步骤三：观察在两个接收系统中所成的像与其自身分划中心是否重合，若在两个接收系统中所成的像与其自身分划中心重合，则待检设备三个光轴平行；若不重合，调节待检设备三个系统的光轴直至像与其自身分划中心重合，则待检设备三个光轴平行。

实施例三：

如图3所示，一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，包括：第一伸缩镜筒3-1、第二伸缩镜筒3-2、分光棱镜3-3、第一直角屋脊棱镜3-4、直角棱镜3-5、第二直角屋脊棱镜3-6、第一双光楔3-7、第二双光楔3-8和转动副3-9；其中，第二伸缩镜筒3-2通过转动副3-9与第一伸缩镜筒3-1连接；在第一伸缩镜筒3-1的两端分别设置分光棱镜3-3和第一直角屋脊棱镜3-4；在第二伸缩镜筒3-2的两端分别设置直角棱镜3-5和第二直角屋脊棱镜3-6；在第一直角屋脊棱镜3-4的出射面一侧设置第一双光楔3-7；在第二直角屋脊棱镜3-6的出射面一侧设置第二双光楔3-8；第二伸缩镜筒3-2可通过转动副3-9绕第一伸缩镜筒3-1转动，实现空间大范围扫描；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜3-3后一部分透射入射到待检设备的第一接收系统，另一部分反射入射到第一直角屋脊棱镜3-4，经第一直角屋脊棱镜3-4反射后透过第一双光楔3-7入射到直角棱镜3-5，经直角棱镜3-5反射后入射到第二直角屋脊棱镜3-6，经第二直角屋脊棱镜3-6反射后透过第二双光楔3-8入射到待检设备的第二接收系统。

一种大范围扩径的光轴平行性检测装置的检测方法，包括如下步骤：

步骤一：对本发明装置进行自校准，取两个经纬仪对中整平后，分别对准第一伸缩镜筒3-1的分光棱镜3-3水平方向出射面一侧的通光口和第二伸缩镜筒3-2的第二直角屋脊棱镜3-6出射面一侧的通光口，水平调节两个经纬仪，使两个经纬仪互瞄，再各自水平转动±90°，观察两个经纬仪中的像与其十字叉丝是否重合，若两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置三个光轴平行；若不重合，则调节双光楔3-8直至两个经纬仪中的像与其十字叉丝重合，则检测装置三个光轴平行。

步骤二：调节第一伸缩镜筒3-1、第二伸缩镜筒3-2和转动副3-9，使分光棱镜3-3的入射面对准待检设备的发光系统，使分光棱镜3-3的水平方向出射面和第二直角屋脊棱镜3-6的出射面分别对准待检设备的第一接收系统和第二接收系统，用固紧螺钉将第一伸缩镜筒3-1和第二伸缩镜筒3-2固紧；

步骤三：观察在两个接收系统中所成的像与其自身分划中心是否重合，若在两个接收系统中所成的像与其自身分划中心重合，则待检设备三个光轴平行；若不重合，调节待检设备三个系统的光轴直至像与其自身分划中心重合，则待检设备三个光轴平行。

Claims (3)

1.一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，其特征是，该装置包括：可伸缩镜筒(1-1)，直角棱镜(1-2)，直角屋脊棱镜(1-3)和双光楔(1-4)；所述直角棱镜(1-2)和直角屋脊棱镜(1-3)分别置于可伸缩镜筒(1-1)的两端；可伸缩镜筒(1-1)在直角棱镜(1-2)入射面一侧和直角屋脊棱镜(1-3)出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔(1-4)置于直角屋脊棱镜(1-3)的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过直角棱镜(1-2)反射后入射到直角屋脊棱镜(1-3)，经直角屋脊棱镜(1-3)反射后透过双光楔(1-4)入射到待检设备的接收系统。

2.根据权利要求1所述的一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，其特征在于，该装置包括：将所述直角棱镜(1-2)替换成分光棱镜(2-2)；所述分光棱镜(2-2)和直角屋脊棱镜(2-3)分别置于可伸缩镜筒(2-1)的两端；所述可伸缩镜筒(2-1)在分光棱镜(2-2)的水平方向入射面和出射面两侧和直角屋脊棱镜(2-3)的出射面一侧分别开有通光口；所述双光楔(2-4)置于直角屋脊棱镜(2-3)的出射面一侧；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜(2-2)后一部分入射到待检设备的第一接收系统，另一部分入射到直角屋脊棱镜(2-3)，经直角屋脊棱镜(2-3)反射后透过双光楔(2-4)入射到待检设备的第二接收系统。

3.一种大范围扩径的光轴平行性检测装置，其特征是，该装置包括：第一伸缩镜筒(3-1)、第二伸缩镜筒(3-2)、分光棱镜(3-3)、第一直角屋脊棱镜(3-4)、直角棱镜(3-5)、第二直角屋脊棱镜(3-6)、第一双光楔(3-7)、第二双光楔(3-8)和转动副(3-9)；其中，第二伸缩镜筒(3-2)通过转动副(3-9)与第一伸缩镜筒(3-1)连接；在第一伸缩镜筒(3-1)的两端分别设置分光棱镜(3-3)和第一直角屋脊棱镜(3-4)；在第二伸缩镜筒(3-2)的两端分别设置直角棱镜(3-5)和第二直角屋脊棱镜(3-6)；在第一直角屋脊棱镜(3-4)的出射面一侧设置第一双光楔(3-7)；在第二直角屋脊棱镜(3-6)的出射面一侧设置第二双光楔(3-8)；第二伸缩镜筒(3-2)可通过转动副(3-9)绕第一伸缩镜筒(3-1)转动，实现空间大范围扫描；待检设备发光系统发出的入射光经过分光棱镜(3-3)后一部分透射入射到待检设备的第一接收系统，另一部分反射入射到第一直角屋脊棱镜(3-4)，经第一直角屋脊棱镜(3-4)反射后透过第一双光楔(3-7)入射到直角棱镜(3-5)，经直角棱镜(3-5)反射后入射到第二直角屋脊棱镜(3-6)，经第二直角屋脊棱镜(3-6)反射后透过第二双光楔(3-8)入射到待检设备的第二接收系统。